1) Сколько теплоты было использовано для нагрева 2 кг воды от 20°С до кипения и превращения 0,5 кг в пар? 2) Каков

Letuchiy_Piranya

9

Задача 1:
Для решения этой задачи нам понадобятся две формулы: формула для вычисления количества теплоты, необходимой для нагрева вещества, и формула для вычисления количества теплоты, необходимой для испарения вещества.

1) Рассчитаем количество теплоты, необходимое для нагрева 2 кг воды от 20°С до кипения. Для этого воспользуемся формулой:

\[ Q = mc\Delta T \]

где:
Q - количество теплоты,
m - масса вещества,
c - удельная теплоемкость вещества,
ΔT - изменение температуры.

Для воды удельная теплоемкость (c) составляет около 4,18 Дж/(г·°C), а изменение температуры (ΔT) равно разнице между исходной и конечной температурой:

\[ ΔT = 100°C - 20°C = 80°C \]

Подставляя значения в формулу, получим:

\[ Q_1 = 2000 г \cdot 4,18 Дж/(г·°C) \cdot 80°C \]

Рассчитаем это выражение:

\[ Q_1 = 665600 Дж \]

Теперь перейдем ко второй части задачи.

2) Рассчитаем количество теплоты, необходимое для превращения 0,5 кг воды в пар. Для этого воспользуемся формулой:

\[ Q = mL \]

где:
Q - количество теплоты,
m - масса вещества,
L - удельная теплота испарения вещества.

Для воды удельная теплота испарения (L) составляет около 2260 кДж/кг.

Подставляя значения в формулу, получим:

\[ Q_2 = 500 г \cdot 2260 кДж/кг \]

Рассчитаем это выражение:

\[ Q_2 = 1130000 кДж \]

Теперь найдем общее количество теплоты, необходимое для нагрева и превращения воды в пар, сложив значения \(Q_1\) и \(Q_2\):

\[ Q_{общ} = Q_1 + Q_2 \]

\[ Q_{общ} = 665600 Дж + 1130000 кДж \]

Теперь приведем единицы измерения к одному виду. Для этого переведем джоули в килоджоули:

\[ Q_{общ} = 665600 Дж + 1130 кДж \]

\[ Q_{общ} = 665600 Дж + 1130000 Дж \]

\[ Q_{общ} = 1,796,600 Дж \]

Таким образом, для нагрева 2 кг воды от 20°С до кипения и превращения 0,5 кг воды в пар было использовано около 1,796,600 Дж (или примерно 1,796,6 кДж) теплоты.

Задача 2:
Для расчета КПД (Коэффициента полезного действия) двигателя внутреннего сгорания, мы должны знать две величины: полезную работу, совершаемую двигателем, и количество теплоты, полученной от сгорания горючего.

1) Полезная работа, \(W_{полезная}\), измеряется в джоулях и описывает работу двигателя, которая может быть использована для привода механизмов.
2) Количество теплоты, \(Q_{полученная}\), измеряется также в джоулях и описывает энергию, полученную двигателем от сгорания горючего.

КПД двигателя, обозначаемый как \(\eta\), представляет собой отношение полезной работы к полученной теплоте:

\[
\eta = \frac{{W_{полезная}}}{{Q_{полученная}}}
\]

Подставляя известные значения, получим:

\[
\eta = \frac{{W_{полезная}}}{{Q_{полученная}}}
\]

\[
\eta = \frac{{W_{полезная}}}{{m \cdot L}}
\]

где m - масса горючего, L - теплота сгорания горючего.

Теперь, если у нас есть известные значения полезной работы (\(W_{полезная}\)) и количества горючего (m и L), мы можем вычислить КПД двигателя, подставив эти значения в формулу.

Таким образом, для расчета КПД двигателя внутреннего сгорания, необходимо знать как полезную работу, так и количество теплоты, полученной от сгорания горючего. Эти величины позволят нам рассчитать КПД по формуле \(\eta = \frac{{W_{полезная}}}{{Q_{полученная}}}\).